金属棚与砼砌联合法井下充填混合体掘进支护出矿硐室制造技术

本发明专利技术公开了金属棚与砼砌联合法井下充填混合体掘进支护出矿硐室，具体涉及矿井施工领域，其包括掘进方法、支护方法和掘进钢架支护，所述掘进钢架支护包括巷道轮廓，所述巷道轮廓的顶部设有纵向槽钢，所述纵向槽钢的上侧设有厚木板，所述厚木板与纵向槽钢之间设有锚网，所述纵向槽钢的下方连接有顶部工字钢。本发明专利技术通过采用短掘短支小循环掘进爆破方法可以缩小打眼深度，防止炮孔过深，降低卡钎和炮孔壁垮塌的发生概率，灵活方便，掘进和支护的循环长度可随施工、安全的情况进行调整，一般控制在1.0m，可控制每次掘进爆破的炸药量，减少对金属棚架的破坏，若掘进工作面为石渣粉或空洞，可以采用人工清找形成掏槽。可以采用人工清找形成掏槽。可以采用人工清找形成掏槽。

Combined method of metal shed and concrete masonry underground filling mixture excavation and support of ore drawing chamber

【技术实现步骤摘要】
金属棚与砼砌联合法井下充填混合体掘进支护出矿硐室


[0001]本专利技术涉及矿井施工领域，尤其涉及金属棚与砼砌联合法井下充填混合体掘进支护出矿硐室。

技术介绍

[0002]嗣后胶结充填是一种常用的处理采空区方法，在国内井下矿山中广泛运用。在生产实际中因采矿工程需要，常常在胶结充填体内布置施工井巷工程。胶结充填体不同于一般普通岩石，其物理性质和力学性质和一般普通岩石相差颇大。被充填的空区内残留的矿石、矿粉、废石、积水等异物，致使胶结充填时在充填体中存在包裹体、夹杂物、空洞等，形成一种类似胶结充填的混合体，此情况在胶结充填体和采空区底板中尤为严重。
[0003]胶结充填混合体强度比不上胶结充填体，更比不上普通原岩，胶结充填混合体内的凿岩、爆破和支护不同于一般普通岩石。在一般充填体内掘进时都应尽早喷射薄层混凝土，以封闭巷道围岩，防止吸水、潮解或风化，然后打入锚杆或金属网、复喷、架设可缩金属支架等，及时构成有足够柔性及可缩性的支护。而在充填混合体因为存在包裹体、夹杂物、空洞等直接影响到施工效率和安全，必须采用不同于上述支护方法。
[0004]例如龙门山铜矿是一座井下开采的中小型矿山。龙门山铜矿为隐伏矽卡岩型铜铁矿床，矿体顶底板围岩主要为矽卡岩化闪长岩、石榴石矽卡岩、闪长岩，局部有少量高岭土化闪长岩和碳酸盐化闪长岩。一般矿石硬度f=10
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12，围岩硬度f＝12
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14。
[0005]使用的采矿方法是垂直中深孔凿岩分段空场嗣后充填法，阶段高度30
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50m。采场垂直于走向布置，V型堑沟或电耙道漏斗出矿。在采场的端部布置人行天井，作为采场人员通行和通风的通道。采场长约40
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80m，宽约12
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15m，高为30
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70m，一般采场空区体积约3
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4万m3。
[0006]龙门山铜矿－545m中段E
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4S采场是采矿的主要地点，该采场共有矿量10万吨。采用分段空场法采矿，底部出矿巷道位于－545m中段，采场下方设计布置3条出矿硐室，硐室必须穿过前期胶结充填体。为防止出矿过程中二次爆破的地震波和冲击波破坏，3条出矿巷道在采场出矿期间必须具备很高的稳固性，因此对该3条出矿硐室支护要求更高。
[0007]龙门山铜矿采用未分级的全尾砂作为充填骨料，使用铜冠建安公司生产的矿山充填专用胶凝材料作为充填胶结剂。生产过程采用间歇式胶结充填，白班充填生产，夜班停止充填的模式。
[0008]在生产过程中胶结充填使用全尾砂不分级，全尾砂中值粒径d50=0.0426mm，d10=0.003mm，d60=0.0684mm，不均匀系数Cu=22.8。大于0.074mm的尾砂占36.8%，小于0.018mm的尾砂占36.0%，全尾砂细粒级含量过高。全尾砂充填的主要工艺参数如下：全尾砂充填的主要工艺参数充填浓度井下胶结充填能力胶结充填灰砂比抽查充填体试块抗压强度70%80m3/h1：84.66MPa因－545m中段E
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4S采场相邻采场均完成了采矿和充填，根据生产需要，E
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4S采
场－545m中段出矿硐室需从相邻E
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3S采场充填体内通过，设计巷道长度33.5m。
[0009]E
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3S采场采空区嗣后进行胶结充填时，充入采场内的胶结砂浆和采场内残留矿石、跨落废石、矿粉混合而形成胶结充填混合体。因为原采场采用堑沟式平底结构出矿，装岩机在采场底部出矿时无法进入采空区，完成出矿后采场内还留下残余矿堆和矿粉，残余矿堆和矿粉堆积在采场下盘底板上，高度不等，约在3
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5m。另外采场出矿后到充填前的时间内，采场围岩还有废石垮落，也堆落在采场底板上。采场胶结充填时胶结砂浆沿矿堆缝间隙或空洞流入、并充填凝固。同时胶结砂浆流不进或少量流入松散的矿粉和矿块之中，在胶结充填采场底板共同形成了一种矿石+废石+矿粉+胶结体的混合体。该混合体不同于原岩，也不同于胶结充填体，胶结体和孤石相嵌夹杂，时而松散时而坚硬，碎中有硬、硬中夹粉、缝隙中有浆也有空洞，施工时遇水膨胀、打眼卡杆，属于软弱破碎介质，具有强度低、稳固性差、易水解等特点。
[0010]采场充填混合体现场施工时，打眼时炮孔无法成孔，装药时炮孔内壁毛糙、垮塌严重、装药困难，部分炮孔中裂隙多空洞大，爆破效果不佳，掘进台班效率低下。巷道断面无法控制成型，超挖欠挖现象严重，施工质量无法控制。施工过程中，巷道顶板和帮板冒顶频繁、掉碴掉块，顶板无法清找，严重威胁施工人员的安全。
[0011]胶结充填混合体强度比不上胶结充填体，更比不上普通原岩，因掘进后围岩应力发生改变，支护后出现沉降和变形，造成支护结构变形破坏。同时，作为出矿硐室二次爆破频繁，一般刚性支护无法修复。
[0012]因此，在充填混合体中选择合适的施工支护方案是满足充填混合体独有特征、达到施工安全高效的关键。

技术实现思路

[0013]本专利技术的目的是为了确保施工质量、施工安全，针对充填混合体独特岩石性质，解决充填混合体掘进过程中顶帮板暴露后的安全和后期出矿硐室支护稳定性，经实地考察学习讨论反复比较后，在采场出矿硐室3条巷道穿过的充填混合体内，采用金属棚与砼砌联合法掘进、支护巷道施工方案。
[0014]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：金属棚与砼砌联合法井下充填混合体掘进支护出矿硐室，包括：掘进方法，所述掘进方法包括以下步骤：S1、先进行施工前准备、测量定向、检查清找顶帮板；S2、掘进前对工作面的顶帮板进行支护；S3、在被充填料浆胶结到的充填体内打眼时，钎杆应多旋转少推进，保持炮孔平直；S4、采用斜形掏槽眼，增大周边眼到巷道轮廓线的边帮距离，爆后巷道欠挖部分采用人工清找；支护方法，所述支护方法包括以下步骤：A1、选择金属棚与砼砌结合支护方案，每两次掘进和一次金属棚支护为一个掘支循环，每两个掘支循环为一个浇注循环；A2、金属棚的棚顶和棚腿采用工16工字钢，棚顶架设在棚腿上，两者采用螺栓联
接，棚腿固定在岩帮的锚杆上；A3、金属棚的棚顶上安装顶梁，顶梁上安装3根平行巷道掘进方向的槽钢，所述槽钢的型号为［14型，所述槽钢上铺设厚木板和锚网，并用三角木、扒钉等固定；A4、金属棚架之间水平联结是2根槽钢连接，顶梁是3根槽钢平行巷道掘进方向，立柱与顶梁用角钢焊接斜撑，所述角钢采用L8型角钢，增加金属棚牢固强度；A5、金属棚安装至巷道迎头不足1架时，顶梁上的3根所述槽钢必须水平挑出，延伸至掘进工作面，挑出来的槽钢可以直接扎入梁窝中，或者使用木料将从顶板上挑出来的槽钢竖向顶起；A6、金属棚腿之间安装金属网，在金属棚腿和巷道帮板之间浇注混凝土，将金属网作为配筯，浇注在立墙中，浇注的所述混凝土强度不得小于C20；A7、每次爆破作业后应检查、修复金属棚架；掘进钢架支护，所述掘进钢架支护包括巷道轮廓，所述巷道轮廓的顶部设有纵向槽钢，所述纵向槽钢的上侧设有厚木板，所述厚木板与纵向槽钢之间设有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.金属棚与砼砌联合法井下充填混合体掘进支护出矿硐室，其特征在于，包括：掘进方法，所述掘进方法包括以下步骤：S1、先进行施工前准备、测量定向、检查清找顶帮板；S2、掘进前对工作面的顶帮板进行支护；S3、在被充填料浆胶结到的充填体内打眼时，钎杆应多旋转少推进，保持炮孔平直；S4、采用斜形掏槽眼，增大周边眼到巷道轮廓（1）线的边帮距离，爆后巷道欠挖部分采用人工清找；支护方法，所述支护方法包括以下步骤：A1、选择金属棚与砼砌结合支护方案，每两次掘进和一次金属棚支护为一个掘支循环，每两个掘支循环为一个浇注循环；A2、金属棚的棚顶和棚腿采用工16工字钢，棚顶架设在棚腿上，两者采用螺栓联接，棚腿固定在岩帮的锚杆上；A3、金属棚的棚顶上安装顶梁，顶梁上安装3根平行巷道掘进方向的槽钢（7），所述槽钢（7）的型号为［14型，所述槽钢（7）上铺设厚木板（3）和锚网（4），并用三角木、扒钉等固定；A4、金属棚架之间水平联结是2根槽钢（7）连接，顶梁是3根槽钢（7）平行巷道掘进方向，立柱与顶梁用角钢（10）焊接斜撑，所述角钢（10）采用L8型角钢；A5、金属棚安装至巷道迎头不足1架时，顶梁上的3根所述槽钢（7）必须水平挑出，延伸至掘进工作面，挑出来的槽钢（7）可以直接扎入梁窝中，或者使用木料将从顶板上挑出来的槽钢（7）竖向顶起；A6、金属棚腿之间安装金属网，在金属棚腿和巷道帮板之间浇注混凝土（8），将金属网作为配筯，浇注在立墙中，浇注的所述混凝土（8）强度不得小于C20；A7、每次爆破作业后应检查、修复金属棚架；掘进钢架支护，所述掘进钢架支护包括巷道轮廓（1），所述巷道轮廓（1）的顶部设有纵向槽钢（2），所述纵向槽钢（2）的上侧设有厚木板（3），所述厚木板（3）与纵向槽钢（2）之间设有锚网（4），所述纵向槽钢（2）的下方连接有顶部工字钢（5），所述巷道轮廓（1）的侧边设有多组侧边工字钢...

【专利技术属性】
技术研发人员：方文改，吴勇，魏玉春，
申请(专利权)人：铜陵有色股份安庆月山矿业有限公司，
类型：发明
国别省市：